新幹線向け次世代列車運行管理システム

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特集

変革期の新しいニーズにこたえる産業用情報制御システム

新幹線向け次世代列車運行管理システム

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五十嵐昭夫*

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￣■1W￣-￣前東北･上越新幹線向け広域分散列車運行管理システム今後の新しい新幹線輸送形態の実現のため,新しい新幹線システムを開発した｡磯奄･こ､…-㌧〆一叫-.′一一一一

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各駅に制御システムを配置した,21世紀を目指した広域分散型の運行管王里システムである｡写真右上はこのシステムが持つ予想ダイヤ機能を画面に表示した例を,右下はこのシステムによって運行するオール2階建新幹線"Max”を示す｡

今回,東北･上越新幹線向けの列車運行管理シス

テムを新たに開発した｡東北･･上越新幹線システム

は,列車運行管理システム以外に,輸送計画･電力

系統制御･保守作業管理･車両管理の各システムで

構成された総合システムを成す｡北陸新幹線などの

線区拡大や輸送管理の多様化に円滑に対応するた

め,21世紀の総合システムとしてシステム全体の一

新を図った｡ここで紹介する列車運行管理システム

は,1982年に稼動した東北･上越コムトラックシス

テム1)を更新するものでもある｡

総合システムの中で列車運行管理システムは,ダ

イヤ(ダイヤグラム)に基づいた列車の在線･遅延管

理,ポイントや信号機の自動制御,およびダイヤ乱

れ時の回復支援などの機能を担当する｡今回のシス

テムでは,東京から盛岡,および新潟に至る各駅に

｢駅システム+を配置した広域分散システム構成によ

って,高応答性と高信頼性を確保したシステムを実

現している｡また,ダイヤ乱れ時の回復支援機能と

して,過去の実績から将来の到着予定時刻を推定す

る｢予想ダイヤ機能+をはじめ,沿線の雨,風,雪

などの状況を監視し,列車走行に対する臨時速度制

限を提案する｢沿線防災機能+など,数々の新しい

機能を実現している｡これらの機能は,列車の安定

運行と旅客へのきめ細かな情報サービスを行うとと

もに,指令員･駅員の負担を軽減するものである｡

*東日本旅客鉄道株式会社 **株式会社ジェイアール東日本情報システム ***日立製作所大みか工場 ****日立製作所交通事業部 *****日立製作所システム事業部 41

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492 日立評論 VOL】77 _{No.7い粥5-7)}

l】

はじめに列車運行管理システムは,列車ダイヤに従って信号機

や転てつ器などの鉄道設備を制御し,列車をダイヤどお

りに走行させることを基本機能とした,列車の運行に重要な役割を果たすシステムである｡最近では,円滑な列車運行を行うことに加え,列車の運行状況を指令員や駅員･乗務員などに知らせること,自動放送･行き先案内標を通じて乗客に列車の接近や出発時刻･出発番線の案内を提供することのほか,事故･障害･災害時の状況把握,列車ダイヤの早期回復などの支援機能も求められている2)｡

新幹線向けの列車運行管理システムは,1972年の東海

道･山陽新幹線の岡山開業時のコムトラックシステム

(COMTRAC:Computer Aided Traffic ControI

System)が稼動3)したのが最初である｡以降,東海道･山

陽新幹線の博多開業時のシステム更新4),5),東北･上越新幹線l)と,すべての運行管理システムは一貫して日立の

HIDIC計算機システムで構築されている｡

システムを更新する際に求められている項目として, 以下のものがあげられた｡(1)今後の多様化する輸送形態に柔軟に対応し,スピードアップ･高密度運転の実現, 分割併合･新しい車種への対応,新駅設置･新線区への接続などに容易に対応できること,さらには,(2)駅での運転取扱業務を最小限とし,中央の指令と乗務員で列車の運行ができることなどである｡これらのニーズにこたえ,21世紀を目指した次世代運行管理システムを実現した｡ここでは,HIDICシステムで構築した,東北･上越新幹線向け列車運行管理システムについて述べる｡

8 _{システム構成の特長}

今山のシステム構成を図1に示す｡各駅への制御システムの配置による制御応答性の向上,無線端末を用いた保守用車進路の自動設定など保守作業を中心とした駅業マンマシンワークステーション群

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運転整理サーバ [::::コ [:::::コ

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バ _群光ネットワーク

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システム監視 ⊂:=〕 ⊂:=]

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中央システム他システム群中無停止型計算機) 回線切換装置ダイヤ管理開発訓練装置

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駅システムA

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駅システム白

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ルータ高速ディジタル専用回線高速ディジタル交換回線 (東京) 駅通信制御】l 列車制御

園

万有客案内 42 駅通信制御 11 列車制御 (上野)

〔歪)

旅客案内駅システム仝27駅ルータ (盛岡) 駅通信制御 Il 列車制御

囲

旅客案内図l _{システム構成} 駅ごとに配置した｢駅システム+と中央システムとは高速ディジタル回線で接続して,広域分散システムを構成している｡中央の数多くの計算機は100Mビット/sの光ネットワークで接続し,協調自律分散環境を実現している｡

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新幹線向け次世代列車運行管理システム 493

務の効率向上,駅に設置された旅客案内装置との密結合

によるきめ細かな情報サービスの実現,および危険分散

によるシステム稼動率の向上などを目指す構成である｡

これは,従来のコムトラックシステムがCTC(Central-ized Traffic

_{Control:列車集中制御装置)を介した中}

央集中型であったこと5)と大きく相違している｡

2.1広域分散システム構成

東北･上越新幹線は,東京から盛岡および新潟と広域

にわたる線路綱となっている｡駅ごとに制御システムを

分散させたシステムを構築するには,各駅と中央装置との接続方法が課題となり,光ネットワークによって各駅と中央装置との接続を実現している例がある6),7)｡新幹線システムでは駅間が長く光ネットワークでの接

続が好ましくないため,専用の高速ディジタル回線によ

って駅と中央を接続した｡万一の回線異常に対しては,

回線切換装置を介して交換回線への切換によって駅と中

央との接続を確保できる構成とした｡また回線異常が発

生しても,駅制御装置に当日および翌日のダイヤをあらかじめ転送しておくことにより,駅端末からの番線変更などの機能によって｢駅システム+だけで列車制御を継続できるようにした｡ 2.2 協調自律分散システム構成

中央システムは,駅との通信を行う中央通信制御計算

機,運行管理システムのダイヤを管理するダイヤ管理計

算機,指令員とのヒューマンインタフェースを行うマン

マシンワークステーション群,およびそのサーバ群などで構成された協調自律分散システムとしている｡これら

の計算機群は,輸送計画系,保守作業管理系などの他シ

ステム群とあわせて,光通信による100Mビット/sの性

能を持った協調自律分散型の光ネットワークで接続している｡これらの接続に際して,列車の在線情報,着発実

績時刻などの共通的な情報では,ブロードキャスト通信

を採用し,特定の計算機間の通信はポイントツーポイント方式とし,最適な通信方式を採用している｡分散システムの構築に際しては,部分的なシステム障害発生時の必要最低限の機能の確保に配慮している｡すなわち,マンマシンワークステーション群からの｢運用変更+入力は,ダイヤに関連するためにダイヤ管理計算

機を介して実施されるが,指令員による手動進路制御な

どの必要最低限の機能は,ダイヤ管理計算機を介することなく実現できるように配慮している｡ 2.3 _{高信頼化システム構成}

システムの高信頼化は,無停止型計算機の活用と冗長

構成で実現している｡駅に分散された｢駅システム+との接続は,無停止型計算機であるHIDIC

FT90/600で中

央通信制御計算機を介し,信頼性の高い｢駅一中央接続+ を実現した｡

中央のダイヤ管理計算機,駅の列車制御,システム全

体の稼動状態の監視･管理を行うシステム監視計算機な

どは,リアルタイム制御用計算機HIDIC

V90/45および

RCS(Realtime ControIServer)を用いている｡ここで

は,計算機を冗長化して高信頼化を図るとともに,共通

部分を廃止したフリーランデュアル構成によって冗長系の同時停止の可能性を最小化している｡指令員のためのマンマシンワークステーション群は, 複数のマンマシンサーバ群によって危険分散を図っている｡ 2.4

_{システム管理とソフトウェア保守}

数多くの計算機群で構成する分散システムでは,計算

機システムの運用をスムーズに行うための支援が重要と

なる｡今回のシステムでは,システム監視装置からすべ

ての機器の立ち上げをリモートで行うことができるよう

にしている｡さらに,他システムを含めたすべての機器

の稼動状態の監視もこのシステム監視装置で行っている｡

また,将来の機能拡張などの対応として,開発訓練装置

を用意した｡指令員の教育訓練とソフトウェアの改修へ

の事前機能確認を兼ねた設備群である｡ソフトウェアの

改修に対する機能として開発訓練装置のルータを経由し

て,駅システムのソフトのリモート保守を実現した｡列車が連行しない夜間の駅システムでの機能確認を可能と ■■ ■■ ■■ ⊂=I ■■ 甘 ■■■ ■ ロ ■■ t=コl l■■ 図2 運行状態監視の画面例列番を用いた在線状態表示を行っている｡線路の緑は進路予約状態を示す｡列者の先更頁は照合状態,後端は併合状態を示す｡ 43

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494 _日立評論 VOL.77 _No.7(1995-7) `臓群落狐琵ヾ■′､ヴ .ぶ捌=布)田1識二8ら上l宇It】かい JJ

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t諺ご図3 _{予想ダイヤ表示画面例} 列車スジの緑は定刻を,シアン色は遅延を示す｡ここでは旅客案内のための営業情報モニタの例を示す｡するため,稼動中の｢現行ソフトウェア+と,改修した｢改正ソフトウェア+を容易に切り替えられるように｢現行･改正切り替え機能+も備えている｡

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_{運行管理機能の概要}

このシステムでは,福島駅での｢やまびこ+と山形新

幹線｢つばさ+との分割併合をはじめ,各種の列車運行

形態の制御を実現している｡また,駅システムで列車制

御装置と旅客案内装置を直接接続することにより,手動

介入を含めた列車の運行状態が直ちに利用者に案内でき

るようにしている｡このシステムの在線状態を監視するための運行表示画面の例を図2に示す｡このシステムでは,これらの基本機能に加えて,以下の新しい機能を設け,指令員の負担を軽減するとともに,効率的で安定した列車運行を可能にしている｡ 3.1予想ダイヤ機能と列車制御機能このシステムでは,列車の駅着発実績時刻に基づいて

将来の着発時刻を予想する｢予想ダイヤ機能+を持ち,

この予想ダイヤが駅に車云送され,予想ダイヤに従った列車制御を行う｡予想ダイヤ表示耐面の例を図3に示す｡指令員に対して将来の運行見通しを示すことは,乱れ回

復のための出発順序･到着番線変更などの変更操作の効

果を直ちに確認することが可能となり,乱れ時のスムーズなダイヤ回復と指令員の負担軽減を同時に実現するものである｡ 3.2 _{臨時速度制限と沿線防災機能}

新幹線では,列車を安全に運行させるための設備の一

つとして｢臨時速度制限てこ+が設けられている｡rt事などの計画的な速度制限のほか,風,雨,雪などの沿線の状況に応じた速度制限を行っている(従来は駅員が扱

っていた)｡このシステムでは,中央のマンマシンワーク

ステーションから臨時速度制限てこを手動で操作できる

ようにし,駅関係業務の軽減を図っている｡さらに,沿

線の防災情報管理システムとオンラインで接続すること

によって,防災状況に応じて自動的に速度制限提案を行

つたり,地震発生時の巡回範囲提案など沿線防災管理機

能を具備し,安全操業に貢献している｡

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おわりに

東日本旅客鉄道株式会社では,長野オリンピックに対

応した北陸新幹線の開業,秋田新幹線などの増強を計画している｡今回,これらの増強にも十分対応可能な列車運行管理システムが実現できたものと考える｡システムの更新にあたり,数々の新しい機能の作り込みを行ってきた｡現在,平成7年11月の使用開始を目指して最終調整中である｡今後は21世紀の新幹線システムとしての貢献が其耶寺できる｡参考文献 1)榎本,外:東北･上越新幹線運転管理システム(コムトラック),日立評論,63,11,757∼762(昭56-11) 2)菱沼:信号保安･鉄道通信入門.l￣い央書院,平成3年6月 25日 3)今城,外:新幹線運転管理システムコムトラック (COMTRAC),日立評論,54,8,733∼741(昭47-8) 4)杉原,外:博多新幹線運転管理システム(コムトラック), 日立評論,57,4,343-348(昭50-4) 44 5)胤外:東海道･山陽新幹線新選車云管理システム｢コムトラソク+,l†立評論,70,7,703∼708(昭63-7) 6)北垢,外:!ム域分散型運行管理システム,計測と制御,32, ア,590∼594(1993-7) 7)北取外:乗客サービスのIr-止と指令･駅業務の革新を臼指した東京圏輸送管埋システム.11立評論,76,5, 397∼∠抑2(二平6-5)